本发明涉及电炉炼钢领域，尤其是涉及一种可自动调节电极位置的功率恒定系统及其工作方法。
背景技术：
电炉炼钢时，如何控制电极升降的恒功率电液伺服系统之设计一直是困扰质量提升的一大技术难题。快速且准确的电极位置控制是节约电能、缩短冶炼周期、降低电极消耗及延长炉衬寿命的关键因素之一。
企业熔炼时，由于电极位置不能自动调节，而导致电流电压的波动过大，造成熔炼时间长、产量下降、电能消耗增大、电极消耗增多的诸多缺点。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可自动调节电极位置的功率恒定系统及其工作方法，用自动调节电极位置的思路，实现了电炉冶炼的功率恒定，大大提升了熔炼生产质量和效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可自动调节电极位置的功率恒定系统，包括用于检测电极电流的电流互感器、用于检测电极电压的隔离变压器、第一整流器、第二整流器、第一滑动变阻器、三位三通伺服阀、柱塞缸、回油油路和注油油路，所述电流互感器的输出端连接第一整流器的输入端，所述隔离变压器的输出端连接第二整流器的输入端，所述第一整流器的第一输出端分别连接第二整流器的第一输出端和第一滑动变阻器的滑动端，第一整流器的第二输出端分别连接第一滑动变阻器的第一端和三位三通伺服阀的第一信号输入端，所述第二整流器的第二输出端分别连接第一滑动变阻器的第二端和三位三通伺服阀的第二信号输入端，所述柱塞缸的油腔连接三位三通伺服阀的第一接口，柱塞缸的驱动端连接电极，所述三位三通伺服阀的第二接口连接回油油路，三位三通伺服阀的第三接口连接注油油路，三位三通伺服阀左位导通柱塞缸的油腔和注油油路，三位三通伺服阀中位不导通，三位三通伺服阀右位导通柱塞缸的油腔和回油油路。
还包括第二滑动变阻器和第三滑动变阻器，所述电流互感器的第一输出端分别连接第二滑动变阻器的滑动端、第二滑动变阻器的第二端和第三滑动变阻器的第一端，电流互感器的第二输出端分别连接第二滑动变阻器的第一端和第一整流器的第二输入端，所述第二滑动变阻器的滑动端和第二端均连接第一整流器的第一输入端。
还包括第四滑动变阻器，所述第四滑动变阻器的第一端分别连接第二整流器的第二输出端和第一滑动变阻器的第二端，第四滑动变阻器的滑动端和第二端均连接三位三通伺服阀的第二信号输入端。
所述回油油路包括第一蓄能器和第一安全阀，所述第一蓄能器的一端连接三位三通伺服阀的第二接口，第一蓄能器的另一端连接第一安全阀的一端，所述第一安全阀的另一端连接油箱。
所述注油油路包括第二蓄能器、第二安全阀和油泵，所述第二蓄能器的一端分别连接三位三通伺服阀的第三接口和油泵的输出端，第二蓄能器的另一端连接第二安全阀的一端，所述第二安全阀的另一端和油泵的输入端均连接油箱。
一种上述可自动调节电极位置的功率恒定系统的工作方法，包括以下步骤：
s1：调整第一滑动变阻器的滑动端位置，使得电极电流和电极电压为要求的数值时，第一滑动变阻器两端的电压差为零，此时，三位三通伺服阀处于中位，电极位置不动，保持平衡状态；
s2：当三位三通伺服阀检测到第一滑动变阻器的第一端电压小于第二端电压，三位三通伺服阀切换至右位，在电机和柱塞缸自重的作用下，液流从柱塞缸的油腔经三位三通伺服阀流入回油油路，电极随柱塞缸的驱动端下降，直至重新回到平衡状态为止；
当三位三通伺服阀检测到第一滑动变阻器的第一端电压大于第二端电压，三位三通伺服阀切换至左位，高压液流从注油油路经三位三通伺服阀流入柱塞缸的油腔，电极随柱塞缸的驱动端上升，直至重新回到平衡状态为止。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明设置由电流互感器、隔离变压器、两个整流器和滑动变阻器构成的比较电路，在整个冶炼过程中，只要电弧电压和电流偏离预定数值，伺服阀工作，电极就会自动上升或下降，从而使熔炼功率保持恒定，大大提升熔炼质量和效率。
2、本发明安全系数高，对熔炼企业生产具有极强的指导意义。
3、通过设置第二滑动变阻器、第三滑动变阻器和第四滑动变阻器，与第一滑动变阻器配合，可以调整不同的电流和电压要求的数值，以适应电极升降的不同功率恒定需求，实用性强。
4、回油油路与注油油路中分别设置蓄能器，在适当的时机将系统中的能量转变为位能储存起来，当系统需要时，又将位能转变为液压等能而释放出来，重新补供给系统，当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。
附图说明
图1为本发明可自动调节电极位置的功率恒定系统的结构示意图。
图中，1、电极，2、电流互感器，3、隔离变压器，4、第一整流器，5、第二整流器，6、第一滑动变阻器，7、三位三通伺服阀，8、柱塞缸，9、第二滑动变阻器，10、第三滑动变阻器，11、第四滑动变阻器，12、第一蓄能器，13、第一安全阀，14、油箱，15、第二蓄能器，16、第二安全阀，17、油泵，18、钢液。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种可自动调节电极位置的功率恒定系统，包括用于检测电极1电流的电流互感器2、用于检测电极1电压的隔离变压器3、第一整流器4、第二整流器5、第一滑动变阻器6、括第二滑动变阻器9、第三滑动变阻器10、第四滑动变阻器11、三位三通伺服阀7、柱塞缸8、回油油路和注油油路，电流互感器2套设在电极1的连接线上，第一整流器4和第二整流器5采用全桥整流电路，电流互感器2的第一输出端分别连接第二滑动变阻器9的滑动端、第二滑动变阻器9的第二端和第三滑动变阻器10的第一端，电流互感器2的第二输出端分别连接第二滑动变阻器9的第一端和第一整流器4的第二输入端，第二滑动变阻器9的滑动端和第二端均连接第一整流器4的第一输入端，隔离变压器3的初级线圈一端电极1的连接线，隔离变压器3的初级线圈另一端接地，隔离变压器3的次级线圈一端连接第二整流器5的第一输入端，隔离变压器3的次级线圈另一端连接第二整流器5的第二输入端，第一整流器4的第一输出端分别连接第二整流器5的第一输出端和第一滑动变阻器6的滑动端，第一整流器4的第二输出端分别连接第一滑动变阻器6的第一端和三位三通伺服阀7的第一信号输入端，第四滑动变阻器11的第一端分别连接第二整流器5的第二输出端和第一滑动变阻器6的第二端，第四滑动变阻器11的滑动端和第二端均连接三位三通伺服阀7的第二信号输入端，柱塞缸8的油腔连接三位三通伺服阀7的第一接口，柱塞缸8的驱动端通过悬臂连接电极1，三位三通伺服阀7的第二接口连接回油油路，三位三通伺服阀7的第三接口连接注油油路，三位三通伺服阀7左位导通柱塞缸8的油腔和注油油路，三位三通伺服阀7中位不导通，三位三通伺服阀7右位导通柱塞缸8的油腔和回油油路。
其中，回油油路包括第一蓄能器11和第一安全阀13，第一蓄能器11的一端连接三位三通伺服阀7的第二接口，第一蓄能器11的另一端连接第一安全阀13的一端，第一安全阀13的另一端连接油箱14。注油油路包括第二蓄能器15、第二安全阀16和油泵17，第二蓄能器15的一端分别连接三位三通伺服阀7的第三接口和油泵17的输出端，第二蓄能器15的另一端连接第二安全阀16的一端，第二安全阀16的另一端和油泵17的输入端均连接油箱14。第一蓄能器11和第二蓄能器15在适当的时机将系统中的能量转变为位能储存起来，当系统需要时，又将位能转变为液压等能而释放出来，重新补供给系统，当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。
一种上述可自动调节电极位置的功率恒定系统的工作方法包括以下步骤：
s1：调整第一滑动变阻器6的滑动端位置，使得电极1电流和电极1电压为要求的数值时，第一滑动变阻器6两端的电压差为零，此时，三位三通伺服阀7处于中位，电极1位置不动，保持功率恒定的平衡状态；
s2：当三位三通伺服阀7检测到第一滑动变阻器6的第一端电压小于第二端电压，三位三通伺服阀7切换至右位，在电机和柱塞缸8自重的作用下，液流从柱塞缸8的油腔经三位三通伺服阀7流入回油油路，电极1随柱塞缸8的驱动端下降，直至重新回到平衡状态为止；
当三位三通伺服阀7检测到第一滑动变阻器6的第一端电压大于第二端电压，三位三通伺服阀7切换至左位，高压液流从注油油路经三位三通伺服阀7流入柱塞缸8的油腔，电极1随柱塞缸8的驱动端上升，直至重新回到平衡状态为止。
以电炉炼钢为例，工作原理如下：熔炼的电流和电压分别由电流互感器2和隔离变压器3测得，经整流后分别在第一滑动变阻器6的第一端反应电流端电位，在第一滑动变阻器6的第二端反应电压端电位，三位三通伺服阀7对两个电位进行比较。
当电流和电压为要求的数值时，第一滑动变阻器6两端的电压差为零，三位三通伺服阀7的工作位处于中位，电极1不动。
一旦熔炼炉内原料熔化后，钢液18液位下降，冶炼的电流减少，此时两组整流器输出的电压不等，第一滑动变阻器6两端电位不等，输往三位三通伺服阀7的信号为负向电流，阀芯向左移动，使得三位三通伺服阀7工作位切换至右位，依靠电极1和柱塞缸8自重的作用，液流从柱塞缸8经三位三通伺服阀7流入第一蓄能器11，电极1下降，直到重新平衡为止。
一旦在炉内形成熔池以后，废钢向下塌落时会将电极1抱住形成短路。此时电弧电压为0，电流剧增。第一滑动变阻器6上电流端电位上升，电压端电位下降。此时，输往三位三通伺服阀7的信号为正向电流，阀芯向右移动，使得三位三通伺服阀7工作位切换至左位，油泵17工作形成高压液流，高压液流从第二蓄能器15流入柱塞缸8，电极1向上提升，直到重新平衡为止。